1、中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 61 阀控式密封铅酸蓄电池的检测技术与故障预测分析 严玉廷1 方向正2 王同国2 1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南 昆明 650032 2.中电新元（北京）电力科技有限公司，北京 100000 摘要：摘要：蓄电池是不间断电源、应急电源、直流电源等电力装置中必不可少的部件。电池的工作状况对整个电力系统的工作性能有很大的影响，对于保证电力系统的安全运行，及时检测和排除电池中的潜在危险是非常重要的。阀控式密封铅酸蓄电池被广泛用于供电网作后备供电之用。本文结合当前阀控式密封铅酸蓄电池的使用情况，对蓄电池检查仪器的使用、蓄电池的常规检测方法、蓄电池的维修
2、与故障预报等进行阐述分析。关键词：关键词：阀控式密封铅酸蓄电池；检测技术；故障 中图分类号：中图分类号：TM912 阀控式密封铅酸蓄电池的正极与负极是由二氧化铅与绒状铅构成的，以稀硫酸为电解质，采用可吸收的玻璃纤维网片对其进行吸附，就可以制造出混合就可以用这种方法来制作出薄液混合气体电池，是当前使用最广泛的二次电池，被广泛应用于供电网作后备供电之用。蓄电池性能参数具体涵盖以下内容：容量、电压、内阻、存储性能、充放电特性等，不同牌号和型号蓄电池的性能不一样，相关参数同样存在差异，但测试工具和方法却相差无几。为了对蓄电池的结构原理有更深刻的认识、掌握其检测方法，从而提升设备的维修和故障的预测水平，
3、本文根据当前蓄电池的使用状况，就相关的检测装置、检测方法、维护和故障预测等方面进行研究分析。1 阀控式密封铅酸蓄电池的概念 直流电池组是电厂和变电站的“心脏”，关系到整个电网的安全和可靠性。五十至六十年代的中国厂、站的蓄电池直流电源主要采用的是固定型铅酸蓄电池组和移动型汽车用蓄电池组，到了八十年代，许多含镉和镍的蓄电池开始向电力系统中注入，但从九十年代开始，因为阀控密封铅酸蓄电池具有“在规定的浮充寿命期间使用，不需要添加水进行保养”的优势，在电厂、变电所等领域得到广泛的应用。尽管阀控密封铅酸蓄电池有免维护的优势，但也不代表不用保养，如果不重视日常养护、检修和管理，会在一定程度上减少使用寿命，对
4、电网的安全运行产生很大的影响，甚至引发重大的事故0。2 常见的蓄电池检测装置 2.1 蓄电池巡视器 电池巡视器也被称为电池管理器，可以自动地对电池的充放电运行状态进行 24 小时的自动探查，能提示电力工人及时做好蓄电池的保养工作。以下就当前应急电源设备中常见的电池巡检仪BCS-1241作为示例，对巡视器的产品特征和使用方法进行简单的介绍。如图 1 所示为 BCS-1241 电池巡视器的工作显示器。这种巡视器可以对电池单体电压进行 24 小时的在线监测，即使发出警报或发生故障，也不会影响到报警系统的运行，能够独立完成工作。巡检装置有开路、短路、反极、低压、过压等多种探测作用，当蓄电池的平均充电电
5、压大于等于 15V 的直流电源电压，或者放电电压小于等于直流电源电压 10.5V 时会发出警报声。其中：发光二极管绿色指示灯：电源管理器工作指示灯，此灯会在有电源电压的情况下点亮；发光二极管红色指示灯：计数器指示灯，此灯会在计数器电路工作的情况下点亮；发光二极管黄色指示灯:电池状态异常指示灯，此灯在发现电池工作不正常的情况下点亮；Battery Voltage:数字电压表，显示电池组的供电电压；Battery Number:显示巡检电池号码的数字计数器；ON 键:启动按钮；OFF 键:关闭按钮，同时用作清零按钮；Rescind 键:解锁按钮，如果有一个单元的电池出现异常，那么就会锁定这个单元的
6、显示信息。按下该键 2 秒钟，打开屏面锁，巡视器继续检查其他部分的电池。中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 62 图 1 BCS-1241 蓄电池巡视器工作显示器 2.2 蓄电池内部电阻试验器 本次测试使用的是福禄克-BT510 型号的内阻试验器，该装置具有测量单、全电池内电阻、交流电压、直流电压和脉动电压等功能。具有自动采集、显示、存储、程序设定、阀值比较、超限报警等功能，而且具备很高的安全性，使用起来也很灵活。内阻的测定方式：（1）把旋转拨盘转到 m档位；（2）当表笔的内环与接线柱的表面相接触后，再将表笔的内环向后推，当表笔内外环都与接线柱接触时，就可以准备测定；（3）只有在表笔的内环和
7、外环同时与端子接触之后，仪表才能显示出稳定的、准确的值。（4）储存数据，通过点击保存按钮或点击黑色表笔上的保存按钮来储存数据。3 常见的蓄电池测试手段 充放电的特点、内阻、容量等是铅酸蓄电池的基本性能参数，只有更好地理解电池的检测方法，并对其进行定期检测、汇总理解，才能有效地判断出电池的性能变化状态，及时发现和解决问题。一般的蓄电池测试手段有：充电和放电试验、内部电阻试验、容量试验等0。3.1 充电和放电试验 对电池进行充放电测验是对电池性能进行测验的一种重要手段，可以提前预测蓄电池的工作状况，对于发现滞后的单体电池有很好的作用。3.2 充电性能试验 充电测验的目的是检查电池的电量是否达到最大
8、值。基本电路包括：充电功率（恒定电流或恒定电压）、控制开关、蓄电池、电流和电压检测装置、记录设备等。充电电流、充电模式、环境温度等因素对充电效果有较大影响。通常情况下，电池的效率在电池充电的最初阶段是最佳的，但是当电池的电量达到最大，由于电池组的极化值持续增大，电池组的充放电效率将逐渐降低。电池的最高充电电压是衡量电池性能的重要指标之一，电压越低，就说明电池的偏振度越低，达到满电的效率也会提高，电池的续航时间也会更久。3.3 内部电阻试验 蓄电池的内阻就是电流在电池中流动时所受的阻力，多种情况下，同样牌子的电池，其内部电阻越小说明电池的续航能力更强。因为蓄电池工作电压的上限和下限都是取决于其内
9、部阻力的大小，铅酸电池的内阻一般为 10-30。电池是一种有源设备，其内电阻不能用一般的万用表来测定，需要用特殊的计量工具。此次使用的福禄克-BT510 型内阻测试器，其工作原理为交流测试，根据内阻等价于主动电阻器的特点，为受测试的电池组提供一个恒定的电流源，然后采集被测电池的电压，然后经过整流、过滤等过程，最终对蓄电池的内部电阻进行准确的计算。蓄电池的内阻与其额定容量有很大的相关性，一般来说，电池容量愈小，内部电阻愈中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 63 大。本次常用蓄电池的额定电压内电阻标准如表 1 所示：表 1 蓄电池的额定电压内电阻标准值 编号 容量/AH 电压 V 内阻值 1 7
10、 12 23 2 8 12 20 3 9 12 19 4 10 12 18.7 5 12 12 18.3 6 15 12 17.9 7 15 12 17.5 8 17 12 16.9 9 18 12 16.4 10 20 12 15.7 11 24 12 15.3 12 25 12 14.8 13 26 12 14.5 14 28 12 14.1 15 31 12 13.8 16 33 12 13.5 17 38 12 13.1 18 40 12 12.5 19 60 12 12 20 65 12 11.2 21 75 12 10.8 22 80 12 9.5 23 85 12 8.7 24
11、100 12 6.5 25 120 12 5 26 150 12 4 27 200 12 3 4 蓄电池的维护和故障预测 蓄电池失效有很多原因，导致其失效的主要因素有：电池本身有缺陷，极板有隐患，安装不当，配线不当。只有在良好的充放电条件下，才能保证对负载的持续供电。常规的巡检手段不能完全掌握阀控式密封铅酸蓄电池的工作状态，要加强此类电池的维修与预报，常用的维修与诊断方法有：测电压法、测内阻法、查放电法。4.1 测电压法 在初始放电过程中，蓄电池两端的电压不会发生很大的改变，当排出的电量达到一定的标准后，电池的电压也会降低很多，蓄电池容量和电压滞后情况可以反映出电池的性能状况。在实践中，大多数
12、情况下，会用浮充电压法和放电压法来判断电池是否有故障。测量浮充电压，能较好地判断铅酸蓄电池是否处于可使用状态。例如，一般情况下，将电池组平均电压的50 mV 设置为该组蓄电池的极限电压，如果一节蓄电池的电压与此偏差，则有可能是蓄电池内部发生故障，或者蓄电池的充电和放电没有达到完全的状态所造成的。在对这一组蓄电池进行长期的浮充之后，然后测定单体蓄能器的电压，如果电压还是比平时低，说明这节电池无法使用，需要对其电解质密度进行进一步的检测；若电解质浓度低于一般情况，则表示电池已被破坏，不能再使用。在蓄电池放电时测定其电压值也是一种常见的诊断方法。一个状况好的电池在放电时两端的电压降低比较稳定，要降到
13、最低点需要更多的时间。而损坏电池的电压降低非常迅速，在很短的时间内就可以到达到极限0。2I-UPS 装置使用 24 节的NP65-12 型蓄电池，12V 的电池，65Ah 的容量。在进行维修的过程中，使用 KYD-220H 放电仪，以 6.5A 电流进行放电试验，在正常电池放电 5h 后，剩余的电量是二分之一。蓄电池组电压至少为 10.8V。许多有缺陷的电池在经过一小时的放电之后，其电压已经降到 10 V以下。测试出的蓄电池内部电阻比标准的 11.2m高得多，之后经过拆解检查得知，有些电池的电极因为长时间的使用而发生了腐蚀和变形，导致了电池组的容量和内阻的增加。4.2 测内阻法 通过蓄能器内部
14、电阻值能够有效地对单电池的失效进行预报。如果蓄电池有诸如电路板的侵蚀、栅极生长、硫化、电解质烘干类型的各种潜在危险，都会导致电池的金属性和化学属性的变化，内阻的优劣对电池的性能有很大的影响，随着内部电阻的增加，电池组的电压将急剧降低，这样做会降低电池的容量，甚至会在工作过程中突然停电。从图 2 可以看出电池组内部电阻对电池组性能的影响。从图2中可以看出，当电池内部电阻增加，电池的放电时长会显著缩短，释放的电量没有达到电池的 100%的额定电量。较大的内阻会使电池释放出较小的能量，从而使其与额定容量的差距更明显。10 A 级应急供电装置的蓄电池使用了41节海智AGMHZB12-100型电池，电池
15、容量为113Ah，电池内部电阻在 5-6.5m之间。2021 年 12 月，在对电池进行内阻测试的时候，发现有 5 节蓄电池的内阻值超过了正常范围，内阻值大于 20m。经过不断的监测，于 2022 年 12 月对 12 节电池进行了测试，经试验，本产品的内部电阻均高于国家标准，内部电阻最高可中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 64 达到 500m。而且在次年初期，一些有缺陷的电池由于外壳的膨胀而爆裂，导致电池的自燃0。经过分析，认为是由于电池极板上的活性物质脱落或排气阀门失灵等原因造成，如果在长时间充电的状态下，电池壳发生炭化会变形，电解质泄漏可能造成电气故障，从而造成自燃，由此可以得知，如
16、果一个电池的电阻值长期超过这个范围，通常就意味着这个电池的内部有严重的隐问题。图 2 电池组内部电阻对电池组性能的影响 4.3 查放电法 在做放射性放电实验时，可以利用电阻箱或放电设备，对电池组放电电压的变化进行 24 小时监控，此外，对放电负载的电阻进行调节，以达到恒流放电的目的。上述操作既可以准确地获得蓄电池的真实容量，又可以对蓄电池寿命进行较好的保持，具有其他维修方式所不具备的技术优点。但是这种方法在使用上也存在缺陷，主要有以下几个方面：()在检查放电前，电池组必须切断电源，并且放电所消耗的时间较多。只能在长时间停电期间进行设备检修时进行。()只可对整组蓄电池进行检查，其中最小容量的蓄电
17、池为整组蓄电池，不可对单蓄电池进行检查0。5 结语 本文主要对不间断电源、应急电源、直流电源及其它电力系统的后备电源的阀控式密封铅酸蓄电池的基本情况、检查方法、维护和故障预报手段进行介绍。结果表明，通过熟练掌控设备使用方法，不断地更新和学习电池的检测方法，按时对基础参数进行测定，并记录、汇总、分析数据，就可以发现电池的性能变化状态，及早发现可能出现的问题，并对可能出现的问题进行及时的处理，以确保供电系统的安全稳定。参考文献 1潘泽秋.阀控式密封铅酸蓄电池故障分析与维护J.电气时代,2019(07):66-67.2田腾飞,袁源,黄杨峻.UPS 阀控式密封铅酸蓄电池失水故障探讨J.电子制作,2017(Z1):49-50.3陆斌.阀控式铅酸蓄电池寿命降低原因分析及预防策略C/中国电力技术市场协会.2022 年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集.出版者不详,2022:709-714.4秦保根.论通信用阀控式密封铅酸蓄电池组的维护重组J.电信工程技术与标准化,2022,35(08):22-25.5孔令伟,郭权利,张思博,周玉玲,刘冬.发电厂用蓄电池在线监视与寿命预测J.沈阳工程学院学报(自然科学版),2022,18(02):65-71.6王晓鹏.站用铅酸蓄电池寿命预测与均衡控制技术研究D.石家庄:河北工业大学,2022.
